Der Ausspruch „Physik, hüte dich vor der Metaphysik“ wird Isaac Newton zugesprochen. Doch hat er auch in unserer heutigen Zeit nichts an Aktualität eingebüßt. Zumindest ist das der Eindruck, der sich mir nach der Ausein-andersetzung mit einer Vielzahl von populär­wissen­schaftlichen Arbeiten aber auch mit einigen von Fachleuten geschriebenen Sachbüchern aufdrängt. Den in einem definierten Umfeld der Physik gewonnenen Erkenntnissen wird nicht selten ei-ne Bedeutung zugeschrieben, die weit über das ursprüngliche Umfeld hinausgeht. Spekulationen über und Mystifizierungen von physikalischen Erkenntnissen – bei letzterem denke ich insbesondere an Darstellungen und Interpretationen von Erkenntnissen aus der Kosmologie und Quantenmechanik – haben natürlich einen großen Unterhaltungs- und damit auch Ver­kaufs­wert. Doch häufig wird hier Physik in Metaphysik konvertiert. Will man sich mit diesem Thema auseinandersetzen – und genau das ist das Ziel dieser Webseite! – muss man sich zunächst Gedanken über die Frage machen, was denn eigentlich Physik ist? Und auch darauf versucht diese Webseite eine Antwort zu geben, die als Alternative zu einer „Theorie von Allem“ oder einer „Weltformel“ anzusehen ist.

Zwei Fragen:

Wie bereits erwähnt, scheinen die Diskussionen um die erkenntnistheoreti-schen Konsequenzen der Quantenmechanik besonders empfänglich für metaphysische und sogar mystische Betrachtungen zu sein. Zwei Fragen haben mich in diesem Zusammenhang immer wieder beschäftigt und unter Kollegen für eine gewisse Verwirrung gesorgt. Ich möchte diese beiden Fragen deshalb auch hier an den Anfang stellen. Über sachliche Antworten würde ich mich freuen!

1. Frage

Als ein wesentlicher Unterschied zwischen Quantenmechanik und klassischer Teilchenphysik wird oft die Unschärfe bezüglich Ort und Impuls wie folgt bemüht: In der Quantenmechanik ist es unmöglich, Ort und Impuls eines Quants gleichzeitig beliebig genau zu messen. Das impliziert, dass so etwas in der klassischen Teilchenphysik möglich ist. Deshalb die erste Frage:

Mit welchem Experiment kann man Ort und Impuls eines Massenpunktes in der klassischen Physik gleichzeitig und mit im Prinzip beliebiger Genauigkeit messen?

 

2. Frage

Dem Doppelspaltexperiment kommt in der Quantenmechanik eine zentrale Bedeutung zu. Mit diesem Experiment wird üblicherweise die ''Doppelnatur'' von Quanten erklärt - nämlich sich in bestimmten Situationen wie klassische Wellen oder wie klassische Teilchen zu verhalten. Ersteres gilt für den Fall, dass bei diesem Experiment beide Spalte geöffnet sind, Letzteres für den Fall, dass nur einer der beiden Spalte geöffnet ist. In diesem letzten Fall kann dann allein durch Messung der relativen Häufigkeit der Orte, an denen die Quanten auf einem im Fernfeld hinter dem Doppelspalt angebrachten Schirm auftreffen, geschlossen werden, welcher Spalt geöffnet  war. Das würde jedoch nicht gehen, wenn die Quanten sich auch bei nur einem offenen Spalt wie klassische Wellen verhalten würden. Andererseits wird gerade das wellenartige Verhalten von Quanten beim Duchgang durch nur einen Spalt in der Quantenmechanik gerne bemüht, wenn die Unschärfe zwischen Ort und Impuls phänomenologisch erklärt werden soll. Deshalb die zweite Frage:

Verhalten sich Quantenobjekte beim Durchgang durch nur einen Spalt im Fernfeld hinter dem Spalt wie klassische Teilchen oder klassische Wellen?

Abschließend noch einige Worte zur Struktur und zum Umgang mit dieser Webseite:

Unter der Rubrik „Was ist Physik?“ wird versucht, auf diese Frage eine Antwort zu geben. Dabei kommt den Greenfunktionen eine besondere Bedeutung zu. In der Rubrik „Bellsches Experiment“ findet man ein berühmtes Beispiel aus der Quantenmechanik, das wir uns hinsicht­lich seines physikalischen Erkenntnis­gehalts näher ansehen und diskutieren wollen. Diese Webseite – das sei ausdrücklich betont – erhebt nicht den Anspruch, befriedigende Antworten auf die aufgeworfenen Fragen zu liefern. Sie ist als Diskussionsbeitrag gedacht! Wenn jemand eine Meinung, Gegenmeinung oder weitere Beispiele in die Diskussion einbringen möchte, kann er das über die Kommentarfunktion tun. Ich werde dann den Beitrag unter der entsprechenden Rubrik und unter dem Namen des Autors zugänglich machen. Ich wähle zunächst diesen etwas restriktiven Weg, um die zum Teil unsachlichen und beleidigenden Bemerkungen, die selbst in manchen naturwissen­schaftlichen Blogs zu finden sind, zu vermeiden. Diese Vorgehensweise kann aber bei Bedarf jederzeit geändert werden.

Wer an einer weitaus detaillierteren mathematischen Behandlung des Themas, insbesondere aber auch an meinen Antworten auf die obigen beiden Fragen interessiert ist, möchte ich auf mein Buch "Greenfunktionen Klassischer Teilchen und Felder" hinweisen. Es ist als Hardcover beim BoD-Verlag unter 

http://www.bod.de/buch/tom-rother/greenfunktionen-klassischer-teilchen-und-felder/9783738613384.html

und als E-Book bei Amazon unter

http://www.amazon.de/Greenfunktionen-Klassischer-Teilchen-Felder-Rother-ebook/dp/B00ZG6W0JM/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1440747520&sr=8-2&keywords=Tom+Rother

erhältlich.

Dann also viel Spaß bei der Auseinandersetzung mit dieser Webseite!

Tom Rother

Obiges Bild zeigt die Windmühle in Nottingham (GB), in der George Green den Großteil seines Lebens verbracht hat. In der Mühle befindet sich heute ein Wissenschaftsmuseum.

Das Bild wurde mir freundlicherweise von J. Duffy, Heritage Development Officer des Museums, zur Verfügung gestellt.